Ülemaailmne üleminek taastuvenergiale on seadnud fotogalvaanilised (PV) süsteemid säästva elektritootmise nurgakiviks. Need süsteemid, mis paigaldatakse sageli avatud välistingimustesse ja on ühendatud ulatuslike elektrivõrkudega, on oma olemuselt tundlikud mööduvate liigpingete suhtes, mida tavaliselt tuntakse kui liigpingeid või naelu. Need liigpinged, mis pärinevad nii välistest allikatest nagu äikeselöögid, kui ka sisemistest allikatest, näiteks võrgus või inverterites toimuvatest lülitustoimingutest, ohustavad oluliselt süsteemi terviklikkust ja pikaealisust. Järelikult ei ole liigpingekaitseseadmete (SPD-de) integreerimine mitte ainult täiustus, vaid ülioluline vajadus mis tahes PV-paigaldise töökindluse, ohutuse ja majandusliku elujõulisuse tagamiseks.
Ülepingeohtude allikad PV-süsteemides
Liigete päritolu mõistmine on tõhusa kaitse rakendamise võtmeks. Ohud on kahesugused:
Välised liigpinged (välk): otsene välgulöök PV-massiivile või ümbritsevale maapinnale võib põhjustada katastroofilisi kahjustusi. Enamasti põhjustavad kaudsed löögid süsteemi elektrijuhtides ja metallkomponentides tohutuid liigpingeid. Isegi kauged löögid võivad ühendada elektromagnetilised impulsid PV-paigaldise ulatusliku juhtmestikuga.
Sisemised liigpinged (lülitustransiendid): need tekivad elektrisüsteemis endas. Kaitselülitite, kontaktorite töö või muunduri jõuelektroonika kiire ümberlülitamine võib tekitada kõrge-sagedusega pingeid. Lisaks võivad kõikumised kommunaalvõrgus, näiteks kondensaatoripatarei ümberlülitamine, levida ka PV-süsteemi.
Ilma kaitseta võivad need mööduvad liigpinged põhjustada tundlike ja kallite komponentide, eelkõige PV-moodulite ja inverteri kohese ja pöördumatu hävimise. Need võivad põhjustada ka isolatsiooni ja elektrooniliste komponentide kumulatiivset halvenemist, mis põhjustab enneaegset riket ja süsteemi eluea lühenemist.
SPD-de roll ja paigutus PV-süsteemis
SPD toimib elektrisüsteemide rõhualandusventiilina. See piirab mööduvaid liigpingeid, suunates liigvoolu ohutult maapinnale, kinnitades sellega pinge tasemeni, mis on ühendatud seadme jaoks ohutu. PV-süsteemi terviklik SPD-strateegia hõlmab koordineeritud mitmeetapilist lähenemisviisi, mida sageli nimetatakse tsoneerimiseks.
Alalisvoolu külgkaitse (PV-massiivi ja muunduri vahel): süsteemi alalisvoolu pool, mis koosneb päikesepaneelidest ja inverteri juhtmestikust, on väga vastuvõtlik äikese{0}}indutseeritud liigpingetele.
1. tüüpi SPD-d paigaldatakse tavaliselt peamise alalisvoolu kombineerija kasti. Need on loodud vastu pidama väga kõrgetele impulssvooludele otsestest või lähedalasuvatest välgulöökidest, pakkudes esimest kaitseliini.
Need SPD-d kaitsevad alalisvoolukaableid ja inverteri alalisvoolu sisendit, mis on üks haavatavamaid ja kulukamaid asendatavaid komponente.
Vahelduvvoolu külgkaitse (inverteri ja võrgu ühendus): inverteri vahelduvvoolu väljund ja ühenduspunkt põhivõrguga nõuavad samuti tugevat kaitset.
2. tüüpi SPD-d paigaldatakse vahelduvvoolu jaotuskilpi, sageli inverteri väljundi lähedusse. Nende peamine ülesanne on kaitsta võrgust lähtuvate lülitussiirde ja liigpingete eest, vältides neid kahjustamast inverteri vahelduvvoolu väljundahelat.
Tüüp 1 SPD võib olla vajalik ka peateenistuse sissepääsu juures, kui hoonesse on paigaldatud PV-süsteem, mis tagab kogu elektripaigaldise koordineeritud kaitse.
Andme-/sideliini kaitse: kaasaegsed PV-süsteemid sisaldavad sageli seire- ja sideseadmeid. Andmeliinide (nt Ethernet, RS485) SPD-d on olulised nende tundlike signaaliportide kaitsmiseks sidekaablitele tekitatud liigpingete eest.
Peamised kaalutlused SPD-de valimisel
Õige SPD valimine hõlmab mitmeid tehnilisi parameetreid:
Maksimaalne pidev tööpinge (Uc): peab olema kõrgem süsteemi maksimaalsest pingest (nii alalis- kui ka vahelduvvoolupingest).
Pinge kaitsetase (üles): see on maksimaalne pinge, mis seadmesse lastakse. Madalam Up pakub paremat kaitset, kuid peab ühilduma seadme vastupidavuspingega.
Nominaalne tühjendusvool (In) ja impulssvool (Iimp): need väärtused näitavad SPD võimet tühjendada liigvoolu. 1. tüüpi SPD-sid iseloomustab Iimp, tüüp 2 aga In, mis peegeldab nende erinevaid kaitsvaid rolle.
Kokkuvõtteks võib öelda, et kuna fotogalvaanilised süsteemid muutuvad meie energiataristu lahutamatumaks osaks, on selle investeeringu kaitsmine ülimalt tähtis. Ülepingekaitseseadmed pakuvad tugevat ja{1}}kulutõhusat lahendust mööduvatest liigpingetest tulenevate riskide maandamiseks. Rakendades hästi-loodud SPD-skeemi, mis hõlmab nii süsteemi alalis- kui ka vahelduvvoolu poolt, saavad paigaldajad ja omanikud märkimisväärselt suurendada süsteemi tööaega, kaitsta väärtuslikke varasid ja tagada pikaajalise -puhta päikeseenergia usaldusväärse tootmise. Ignoreerides seda kriitikat
